コンデンサ

リボイラ

蒸留塔
「メタノール蒸留工程における廃熱を活用した省エネ・省CO2の取り組み」

＊
真空ポンプ

冷水：35℃

冷水：30℃

回収メタノール(濃度：99wt%以上）

温水：85℃

電力
コンデンサから熱を回収＆
高温水を加熱温水：90℃

ヒートポンプ

処理排水(濃度：約0.1wt%以下)
予熱器

メタノール排水(濃度：50wt%)

省エネのポイント・ヒートポンプを用いることで、コンデンサの冷却水から廃熱を回収し、リボイラの熱源として再利用することが可能。
・蒸気の使用量を削減し、約５０％のランニングコストダウンを実現。
(蒸気単価:5,000円/ton,電気単価:12円/kWとした場合)

省エネ対策及びCO2の削減により各種補助金の対象になります。

001 ©2019 KIMURA CHEMICAL PLANTS CO.,LTD.

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McCabethiele曲線の比較

ヒートポンプ式従来型蒸留装置

ヒートポンプ式中間濃縮型蒸留装置

ヒートポンプ式中間濃縮型蒸留装置の計算例©2019 KIMURA CHEMICAL PLANTS CO.,LTD.

004

低沸成分が少ないケース

高COPヒートポンプ HR-95GN
株式会社神戸製鋼所との共同開発機

熱回収コンデンサ

コンデンサ

低温水

CWR
CW

高温水

リボイラ

低沸点液

回収水
供給液
蒸留塔
回収部

（低沸点成分希薄）

塔頂熱回収型

蒸留塔
濃縮部

中間熱回収型

省エネ率：63.3%熱の需要が回収部に集中しているため、中間段冷却＋ヒートポンプで更に省エネになる。 (一次エネルギー換算)005 ©2019 KIMURA CHEMICAL PLANTS CO.,LTD.

特許
高COPヒートポンプ HR-95GN
株式会社神戸製鋼所との共同開発機

電力

熱回収コンデンサコンデンサ

真空ポンプ

低温水

コンデンサから熱を回収＆
高温水を加熱

38℃
32℃

第二蒸留塔

第一蒸留塔
リボイラ

高温水

CWR
CW
純水

高濃度
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予熱器
処理排水(濃度：10ppm)
アンモニア排水(濃度：1%)

回収アンモニア水(濃度：25wt％)

省エネのポイント・ヒートポンプを用いることで、熱回収コンデンサの冷却水から廃熱を回収し、リボイラの熱源として再利用が可能。
・熱回収コンデンサを追加することにより、ヒートポンプの低温水温度を９５℃である高温水に極めて近い温度にすることが可能となり、高ＣＯＰヒートポンプ（ＣＯＰ：５～７.５）採用を実現。

ランニングコスト例
ヒートポンプ式(新考案)
ヒートポンプ動力(ｋW)60※ランニングコスト(千円/年)

5,760

【条件】
処理量：3Ton/hr
アンモニア排水濃度 ：1wt％ ⇒ 25wt％
電気：12円/kW
年間運転時間：8,000時間※ポンプ等補機を除く

木 村 化 工 機 株 式 会 社 https://www.kcpc.co.jp©2019 KIMURA CHEMICAL PLANTS CO.,LTD. 006

特許
低COPヒートポンプ

中COPヒートポンプ

高COPヒートポンプ

コンデンサから熱を回収＆
高温水を加熱コンデンサから熱を回収＆
高温水を加熱コンデンサから熱を回収＆
高温水を加熱コンデンサ

HP3

HP2

真空ポンプ
HP1

低沸点液

供給液
高沸点液

予熱器

第三リボイラ 第三蒸留塔

第二リボイラ 第二蒸留塔

第一リボイラ 第一蒸留塔

省エネのポイント・蒸留塔を三塔に分割。各塔ごとに温度差の異なるヒートポンプを最適に配置することで、消費エネルギーの少ない蒸留システムを実現。

・供給液を第一、第二リボイラに分配することにより、第三塔の熱負荷を第二塔に積極的に移動させ、低COPヒートポンプの負荷を低減。
・三塔に分割することにより、熱負荷の小さな第三塔の塔径を第一塔の１/３～２/３にすることが可能。
・真空操作としヒートポンプの適用温度に沸点を調整、最適温度での操作を可能としている。

007 ©2019 KIMURA CHEMICAL PLANTS CO.,LTD.

[システムCOP計算例 ]

出力

COP

HP130％

6.5

HP240％

5

HP330％

3.5

合計100％

5.0

一般的な塔底加熱式蒸留装置

ヒートポンプ式三塔中間濃縮型蒸留装置

McCabethiele

33℃

ヒートポンプ式三塔中間濃縮型蒸留装置の計算例©2019 KIMURA CHEMICAL PLANTS CO.,LTD.

008

HIDiCの成功から20年・・・
中間段加熱/冷却+複数ヒートポンプの組み合わせは自在⑥⑤④⑥③⑤④②①③②① ②①③④⑤⑥

HIDiC（内部熱交換型蒸留塔）

昇圧(昇温)

回収部から濃縮部への蒸気を昇圧(昇温)し、濃縮部から回収部に熱移動させる。
理論上最も省エネルギーとされている。
ベンチプラント(1999) パイロットプラント(2005)009 ©2019 KIMURA CHEMICAL PLANTS CO.,LTD.

熱力学的にはヒートポンプによる自己熱回収・利用必要なエネルギー解析と適切なシステム提案が可能

蒸留操作のエクセルギー損失を最少に抑える

省エネ・省CO2を実現©2019 KIMURA CHEMICAL PLANTS CO.,LTD.

010

ヒートポンプ式腐食流体用蒸発濃縮装置
高COPヒートポンプ HR-95GN
株式会社神戸製鋼所との共同開発機
コンデンサ

電力

コンデンサから熱を回収＆
高温水を加熱

低温水

真空ポンプ

蒸留塔
リボイラ

高温水

濃縮液
No.1予熱器

凝縮液

蒸気を使用せず、１００％電気で蒸発！

No.2予熱器

供給液

省エネのポイント・熱源に蒸気を使用しない為、ボイラが不要。
・高COPヒートポンプ (COP：6～8) 採用で高効率を達成。

材質
・SUS316L、ハステロイ、グラスライニング、チタン、カーベイト、テフロンライニング等。
・フッ酸、リン酸、塩酸、硫酸の濃縮に最適。

特徴
・真空操作で法規がかからない。
・固形分や析出結晶を含有する液の蒸発が可能。
・スケールが付着し難いシステムを採用。
・取扱液中に揮発性物質を含まない場合、電気伝導度50µs/cm以下の純水が回収可能。

木 村 化 工 機 株 式 会 社 htps://www.kcpc.co.jp

ヒートポンプとはエアコンや冷蔵庫と同様に、電力と内部に循環する冷媒を用いて、熱を温度の低い場所から高い場所へ移動させる装置です。
熱を発生させるのではなく、電力を用いて低温の廃熱を回収し、ヒートポンプにて温度レベルを上げることでエネルギーを効率的に利用でき、省エネ効果が期待できます。
ヒートポンプを用いる事で、コンデンサの冷却水から廃熱を回収し、加熱器（リボイラ等）の熱源として再利用します。
蒸気の使用量を削減し、ランニングコストダウンを実現します。
画期的な省エネフロー
・高COPヒートポンプの性能を最大限発揮できるフローをご提案。
・消費エネルギーの少ない蒸留システムを実現。

熱回収蒸留計算に柔軟性の高いソフトを自社開発
・蒸留塔の必要エネルギーを解析。
・ヒートポンプと熱回収コンデンサとの任意組合せを自動計算。
・二塔分割式蒸留塔計算にも対応。

・装置全体の安定運転に不可欠な、立上げ、定常、停止操作の制御シミュレーションが可能。
・蒸留塔とヒートポンプとの連動性を向上。

汎用ヒートポンプを採用
・部品供給、メンテナンスも安心。
・予備機を含んだ台数制御を採用しており、操業安定性を向上。

省エネ対策及びCO2の削減により各種補助金の対象になります。
©2019 KIMURA CHEMICAL PLANTS CO.,LTD.

012

MVR式蒸発装置とは、自己蒸気機械圧縮式（Mechanical Vapor Recompression type）の蒸発装置のことで、大変優れた省エネ装置です。

この省エネルギー装置の特徴は、蒸発濃縮により発生するベーパーを圧縮機により昇圧･昇温させることによって、加熱源として再利用することです。
そのため、定常運転時には加熱用蒸気および冷却水がほとんど不要となります。

濃縮液013 ©2019 KIMURA CHEMICAL PLANTS CO.,LTD.

供給液

NMP,DMAC,DMF等高沸点溶剤に最適！！
№1
ﾌｧﾝ
蒸留塔
ﾘﾎﾞｲﾗ
№2
ﾌｧﾝ

ｽﾁｰﾑ

№2
濃縮缶

蒸留塔

№1
濃縮缶

蒸留塔

希薄溶剤

ｽﾁｰﾑﾄﾞﾚﾝ

回収溶剤
ｽﾁｰﾑ
ｽﾁｰﾑﾄﾞﾚﾝ

回収水

残渣☆ 数%の希薄溶剤から99.9%以上の高濃度溶剤を回収
残渣処理用濃縮缶及び乾燥機との併用で、溶剤回収率98%以上可能☆ 回収水中の溶剤濃度は10～1,000ppmで設計可能☆ ファン式圧縮機を採用
大容量、高真空にも対応可☆ 高効率でのエネルギー回収を実現 (COP:10～40)☆ 蒸気式3重効用と比較してランニングコスト60%以上の削減 （当社比）
インバーターを採用し、更に省エネを実現©2019 KIMURA CHEMICAL PLANTS CO.,LTD.

014